类气溶胶双亲ZSM-5分子筛的合成

doi:10.7503/cjcu20240261

高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 20240261.doi: 10.7503/cjcu20240261

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类气溶胶双亲ZSM-5分子筛的合成

肖沛文¹^,³, 杨艾丽², 柳博伦², 韩雪¹^,³, 李慧², 叶银珠¹^,³, 王润伟², 张宗弢²()

^1.中国石油勘探开发研究院, 北京 100083
^2.吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室, 长春 130012
^3.中国石油天然气集团有限公司纳米化学重点实验室, 北京 100083

收稿日期:2024-05-29 出版日期:2025-02-10 发布日期:2024-12-25
通讯作者: 张宗弢 E-mail:zzhang@jlu.edu.cn
基金资助:
提高油气采收率开放课题(2022-KFKT-34);中国石油天然气集团有限公司科技项目(2023ZZ0407)

Synthesis of Aerosol-like Amphiphilic ZSM-5 Zeolite

XIAO Peiwen¹^,³, YANG Aili², LIU Bolun², HAN Xue¹^,³, LI Hui², YE Yinzhu¹^,³, WANG Runwei², ZHANG Zongtao²()

^1.Research Institute of Petroleum Exploration & Development，PetroChina，Beijing 100083，China
^2.State Key Laboratory of Inorganic Synthesis and Preparative Chemistry，Jilin University，Changchun 130012，China
^3.Key Laboratory of Nano Chemistry，China National Petroleum Corporation，Beijing 100083，China

Received:2024-05-29 Online:2025-02-10 Published:2024-12-25
Contact: ZHANG Zongtao E-mail:zzhang@jlu.edu.cn
Supported by:
the Petrochina Scientific Research, China(2022-KFKT-34);the Technology Development Project, China(2023ZZ0407)

摘要/Abstract

摘要：

使用3-氨丙基三乙氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷对ZSM-5分子筛进行不对称修饰, 制备了外表面亲水、内表面亲油的双亲型分子筛. 将此分子筛作为前驱体, 经过气溶胶发生器处理得到具有双亲性的类气溶胶分子筛. 通过SEM， XRD， FTIR， N₂气吸附-脱附实验等对材料进行了表征, 测试并计算了材料的亲水亲油平衡值. 探究了前驱体浓度和载气流量对类气溶胶双亲分子筛粒径和数量的影响.

关键词: ZSM-5, 双亲性, 类气溶胶分子筛

Abstract:

By asymmetric modification of ZSM-5 zeolite with 3-aminopropyltriethoxysilane and phenyltrimethoxy- silane， amphiphilic ZSM-5 zeolite with hydrophilic outer surface and oil-philic inner surface was prepared. The as-prepared zeolite was used as a precursor and processed by a gas-phase amphiphilic generator to obtain an aerosol-like zeolite with amphiphilic properties. The materials were characterized by means of SEM， XRD， FTIR and N₂ adsorption. The hydrophilic-lyophilic balance（HLB） of materials was measured and calculated. The effects of different concentrations of precursor and carrier gas flow on the size and quantity of aerosol-like amphiphilic zeolite were investigated.

Key words: ZSM-5, Amphiphilicity, Aerosol-like zeolite

中图分类号:

O614

TrendMD:

肖沛文, 杨艾丽, 柳博伦, 韩雪, 李慧, 叶银珠, 王润伟, 张宗弢. 类气溶胶双亲ZSM-5分子筛的合成. 高等学校化学学报, 2025, 46(2): 20240261.

XIAO Peiwen, YANG Aili, LIU Bolun, HAN Xue, LI Hui, YE Yinzhu, WANG Runwei, ZHANG Zongtao. Synthesis of Aerosol-like Amphiphilic ZSM-5 Zeolite. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(2): 20240261.

图/表 9

Fig.1 SEM images(A, B) and TEM images(C, D) of ZSM⁃5 zeolite(A, C) and APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS(B, D)

Fig.2 SEM images of aerosol⁃like amphiphilic ZSM⁃5 zeolite

Fig.3 FTIR spectra of ZSM⁃5 zeolites, APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS, and aerosol⁃like amphiphilic ZSM⁃5 zeolite(A), TG curves of APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS and aerosol⁃like amphiphilic ZSM⁃5 zeolite(B), XRD patterns of ZSM⁃5 zeolites, APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS, and aerosol⁃like amphiphilic ZSM⁃5 zeolite(C) and aerosol⁃like amphiphilic ZSM⁃5 zeolite before and after TG analysis(D)

Table 1 Elemental analysis of C, H, N of ZSM-5 and APTES-ZSM-5 zeolite

Sample				C/N^*	C/H^*
Sample	N（%）	C（%）	H（%）	C/N^*	C/H^*
ZSM⁃5	0	0	0.188	0	0
APTES⁃ZSM⁃5	0.04	4.44	0.230	114.01	19.61

Fig.4 N2 adsorption⁃desorption isotherms(A, C) and pore size distribution(B, D) of APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS(A, B) and aerosol⁃like amphiphilic ZSM⁃5 zeolite(C, D)

Table 2 Physical properties of APTES-ZSM-5-PTMS and aerosol-like amphiphilic ZSM-5 zeolite

Sample	S_BET/（m²·g^-1）	Micropore area/（m²·g^-1）	External surface area/（m²·g^-1）	Pore volume/（cm³·g^-1）	Micropore size/nm	Mescopore size/nm
APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS	226.29	131.55	94.75	0.40	0.59， 0.68	2.73
Aerosol⁃like amphiphilic ZSM⁃5 zeolite	245.92	140.45	105.47	0.44	0.59， 0.68	2.73

Fig.5 Appearance(A) and optical microscopy image(B) of Pickering emulsion stabilized by aerosol⁃like amphiphilic APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS10 mL n-hexadecane+10 mL aqueous NaCl（0.1 mol/L）+25 mg aerosol-like amphiphilic APTES-ZSM-5-PTMS.

Fig.6 Emulsification effect of aerosol⁃like amphiphilic APTES⁃ZSM⁃5⁃PTMS in different HLB systems(after 12 h)

Fig.7 Relationship between the concentration of precursor solution and particle quantity(A), particle percentage(B)(gas flow rate: 1 L/min), and relationship between gas flow rate and particle quantity(C), particle percentage(D)(concentration of solution: 2.5 mg/mL)

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Synthesis of Aerosol-like Amphiphilic ZSM-5 Zeolite

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